Download ATPasa de calcio en el sistema nervioso

REVlSlON D E TEMA
ATPasa de calcio en el sistema nervioso
Myriam L. Velandia ', Zayra V. Garavito ', Maria L. Caldas:, Hernán Hurtado '
Laboratorio de Neurociencias, Instituto Nacional de Salud. Bogotá. D.C., Colombia.
Unidad de Microscopía y Análisis de Imagen. Instituto Nacional de Salud, Bogotá, D.C., Colombia.
La bomba de calcio es una proteína integral de la membrana que regula el calcio libre
citoplasmático en concentraciones menores de 0,lmM. En la mayoría de las células eucarióticas
está ubicada en la membrana, en el plasmalema o en organelos como el reticulo
sarcoendoplásmico y los calciosomas. Su actividad está dada por la hidrólisis del ATP, la
concentración del ion en el citoplasma y por otros factores que la regulan como la calmodulina,
los fosfolípidos y las proteinas-cinasas. Por diferentes métodos, se ha detectado la ATPasa de
calcio y su actividad tanto en tejido nervioso central y periférico, como en otros tejidos.
Palabras clave: calcio, ATPasa de calcio, citoquímica enzimática, sistema nervioso.
Calcium ATPase in the nervous system
The calcium pump is an integral membrane protein, which regulates free citoplasmatic calcium
using ATP energy. It controls citoplasmatic calcium concentrations below 0.lmM. It is located in
al1 eucariotic cells in plasmalemma, sarcoendoplasmic reticulum and calciosomes. Its activity
depends on ionic concentration, ATP hydrolysis and other regulators such as calmodulin,
phospholipid and protein-kinases.Thisenzyme and its activity has been detected through several
methods in the central nervous system as well as in other tissues.
Key words: calcium, calcium ATPase, enzymatic cytochemistry, nervous system
En la mayoría de las células, la concentración
interna de calcio es de 0,1 mM y la externa de 1 ,O
mM (1). Cuando existe un estímulo químico o
eléctrico en las células, el calcio ingresa al
citoplasma a través de canales, algunos voltajedependientes o activados por ligandos, ubicados
sobre l a membrana plasmática ( 2 ) . Por
propiedades físicas del ion, como su radio atómico
y sus cargas positivas, éste se une específicamente a proteínas dependientes de él y
desencadena respuestas dentro de la célula, tales
como l a activación de rutas metabólicas, l a
liberación de neurotransmisores y la síntesis y
activación de proteínas, entre otras. Por estas
razones, se considera como un ion mensajero
(1-3).
Después de su ingreso, la célula regula l a
concentración del ion, captándolo por medio de
Correspondencia:
rncaldasa hemagogus.ins.govco
Recibido: 07103100; aceptado: 1711 1100
proteínas como la calmodulina, la parvoalbúmina
y la troponina C, entre otras (4,5); también puede
ser almacenado en organelos especializados o
expulsado de la célula. Se conocen dos sistemas
a través de los cuales se realiza este último
proceso en las células: uno, de intercambio, en el
cual se expulsa calcio y entra sodio impulsado
por la energía electroquímica generada por el flujo
a favor del gradiente de concentración del sodio
(2,6); el segundo es un sistema de transporte
activo en el que se utiliza la energía liberada por
la hidrólisis del ATP para expulsar el ion al espacio
extracelular. La proteína que se encarga de esta
función se denomina ATPasa de calcio (7,8), la
cual actúa con mayor velocidad y afinidad al ion
que el sistema d e intercambio y que fue
descubierta inicialmente en eritrocitos (9,lO).
Esta ATPasa se clasifica como una enzima
hidrolítica de tipo P por la presencia de un residuo
aspartil al cual se une el Pi proveniente de la
hidrólisis del ATP, y forma un intermediario
Biamédica 2001 ;21:62-9
fosforilado que le suministra la energía para sus
cambios de conformación.
Por diferentes metodologías se ha podido detectar
la presencia y la actividad de la ATPasa en los
diferentes tejidos. En el sistema nervioso
periférico, por ejemplo, se han utilizado técnicas
inmunocitoquímicas para comprobar la presencia
de algunas isoformas de la enzima. Por otro lado,
mediante citoquímica enzimática, se ha detectado
su acción catalítica y se ha encontrado actividad
sobre la membrana plasmática de células gliales
y axones, incluidos algunos organelos como el
retículo endoplásmico (11).
Esta revisión tiene por objeto divulgar aspectos
generales y resumir lo encontrado en la literatura
acerca de la estructura y función de la ATPasa de
calcio, con el interés especial de concentrar la
escasa información relacionada con el sistema
nervioso periféricoy el papel que desempeña esta
enzima en los diferentes procesos que involucra
un nervio lesionado.
Generalidades del calcio en las células
Todas las células necesitan de un ambiente iónico
que les permita mantener un equilibrio entre el
medio externo e interno (12). Uno de los iones
importantes en este ambiente iónico es el calcio
(13), el cual se encuentra normalmente en mayor
concentración en el medio extracelular. Cuando
la célula es estimulada eléctricamente (impulso
nervioso) o químicamente (por medio de hormonas
o neurotransmisores),el calcio ingresa a la célula,
a favor de su gradiente de concentración,
generando fluctuaciones en la concentración
interna del calcio que oscilan entre 0 , l y 0,2 mM.
Estas fluctuaciones en la concentración del ion
en las células 'On 'mensajes' que deben ser
y . ,. ..
los cuales la
genera
alguna respuesta (1 4)
Esta efectividad del calcio como ion mensajero
se debe a la presencia en el citoplasma de
proteínas que captan las variaciones en su
concentración intracelular y lo capturan. Estas
proteínas especializadas pertenecen en su
mayoría a la superfamilia EF-hands, debido a
que poseen una o más zonas denominadas bucles
o asas. El calcio se une en estas zonas
ATPASAOECALCIO EN ELSlSTEMANERVlOSO
especificamente, generando cambios en la
conformación de la proteína receptora, traduciendo
el mensaje y generando respuesta,que puede ser,
como en el caso de la calmodulina, el ensamblaje
y desensamblaje de tubulina o la síntesis de
proteínas (5,14). Se cree que estos fenómenos
mediados por el calcio son semejantes en todas
las células; sin embargo, el calcio tiene gran
importancia en las células excitables como son
las musculares y nerviosas.
En el tejido nervioso, por ejemplo, el calcio
participa normalmente en funciones como el
transporte axonal anterógrado, en el reciclaje de
substancias (15-17) y en la liberación de
neurotransmisores de las vesículas sinápticas.
Esto último lo realiza despolarizando la membrana
presináptica, al desencadenar la liberación
exocítica de los neurotransmisores (18).
En el sistema nervioso central, algunos estados
patológicos como la anoxia y la isquemia son
mediados, principalmente, por un aumento en la
concentración de calcio libre citoplasmático, lo
cual induce muerte celular (19).
Se sabe que en el sistema nervioso periférico los
cambios motiológicos debidos a la transección
del nervio y posterior degeneración del segmento
distal, proceso conocido como degeneración
walleriana, están dados, entre otros factores, por
un aumento en la concentración de calcio libre,
activando proteasas que conducen a la
desintegración granular del citoplasma y al
desensamblajede neurofilamentos (15,20,21).
d di^^^^ la utilización de ganglios de raíz dorsal
sometidos a una axotomia
y a un aumento de la
concentración de calcio en el medio, se observó
que la desintegración granular del citoesqueleto
des1
, células es dependiente de la concentración
de
de calcio. ouesto &e al inhibir los
~- canales
- - ~
..
calcio tipo L o proteasas como las calpaínas I y II
(enzimas que son dependientes de calcio), ésta
es mucho más lenta. Por el contrario, cuando las
concentraciones de calcio eran altas (20 mM) y
mediante la utilización del ionóforo A23187
(específico para calcio), se observó que el
desensamblaje del citoesqueleto y del citoplasma
fue más rápido y agresivo (22).
VELANDIAM., GARAVITOZ.. CALDASML, HURTADO H.
Sistemas de regulación
de calcio
En estados normales, todas la células presentan
mecanismos de regulación para evitar daños que
van desde la formación de cristales con radicales
como el fosfato, hasta la desintegración y
desensamblaje de microtúbulos. Los siitemas dé
regulación de calcio conocidos son el mecanismo
y la presencia
de intercambioo antiporter Na+iCa++
de bombas como la ATPasa de calcio (23).
El sistema de intercambio está asociado a un
movimiento de calcio yio sodio a través de la
membrana, en dirección opuesta y dependiente
de la distribución de los iones en la membrana.
Tal intercambio no requiere ATP y depende del
gradiente electroquímico de los iones
participantes. Este tipo de transporte puede ser
reversible, permitiendo, así, la salida de calcio y
la entrada de sodio o viceversa; su estequiometría
se relaciona con la toma de un ion de calcio por
tres de sodio (1:3).
Aunque se cree que este sistema está en todo
tipo de células, se encontró en mayor proporción
en las células excitables, actuando en el ingreso
o expulsión de los iones durante la estimulación (7).
El otro sistema de regulación es un sistema de
transporte activo que depende de la energía del
ATP para captar el ion y liberarlo al espacio
extracelular o almacenarlo.
La liberación de calcio hacia el exterior de la célula
se realiza mediante la ATPasa de calcio de
membrana plasmática (PMCA). El almacenamiento del ion en organelos como el retículo
endoplásmico (liso y rugoso) o en los calciosomas,
también está dado por la ATPasa de calcio de
retículo (SERCA) (23). Ambas bombas presentan
mucha similitud con respecto a sus sitios activos,
a los reguladores endógenos y al funcionamiento
y ciclo de la bomba.
. .
La proteína consiste en un ,oolioéotido oue
atraviesa la bicapa lipídica diez veces; las regiones
hidrofílicasde la bomba están concentradas en el
citoplasma, divididas en tres bloques grandes,
además de su N y C terminales.
El primer dominio, que está localizado entre las
regiones transmembranales2 y 3, contiene el sitio
fosfatasa y la región de unión a los fosfolípidos. El
segundo dominio, que se desprende de las
regiones 4 y 5, es el bloque más grande y contiene
el sitio de unión del ATP, el residuo aspartil y una
región bisagra, que posiblemente esté involucrada
en los cambios de conformación de la enzima.
El tercer dominio corresponde a la región Cterminal, la cual contiene el dominio de unión de
la calmodulina y proteínas-cinasa y puede variar
de acuerdo con la adición o deleción de pares de
bases, lo que permite diferenciar las isoformas.
Sobre la membrana, entre las regiones 4,5,6 y 8,
se halla el sitio de unión al calcio (figura 1).
Una propiedad importante de la ATPasa de calcio
es la estimulación por medio de reguladores como
la calmodulina (CaM), la cual incrementa la
afinidad de la enzima por el calcio. La calmodulina
es una proteína soluble en el citoplasma que posee
cuatro sitios de unión a calcio. De acuerdo con el
número de iones unidos a la proteína, ésta
adquiere una conformación estructural que le
permite intervenir en varios procesos, como el
ensamblaje de microtúbulos, entre otros. La
calmodulina, al igual que otros reguladores como
Características generales
de la ATPasa de calcio
La ATPasa de calcio, como se dijo anteriormente,
es una enzima hidrolíticatransmembranal de tipo
P y posee dos estados energéticos en su ciclo,
E l (alta afinidad al calcio) y E2 (baja afinidad al
calcio) (24).
Figura 1. Estructura propuesta para la ATPasa de calcio de
membrana plasmática: N y C terminales; PL. región de unión
a fosfolipidos; CaM, región de unión a la calmodulina; AC.
región de unión a las proteinas-cinasas. 1-10 dominios
transmembranales y entre 4. 5 . 6 y 8 se ubica el si80 de
unión al calcio. Tomado de: Strheler (7)
ATPASA DE CALCIO EN ELSISTEMA NERVIOSO
ATP A D P
los fosfolípidos y las proteínas-cinasa, aumentan
la afinidad y la velocidad de reacción enzimática
(7,24,25).
Los fosfolípidos y ácidos grasos polinsaturados
de cadenas largas aumentan la afinidad de la
enzima por el ion más que la calmodulina. Con la
utilización de liposomas de diferente composición
de fosfolipidos, se observó que la concentración
de fosfolípidos ácidos alrededor de la bomba de
calcio era suficiente para superar la velocidad
máxima de activación de la enzima, comparada
con la obtenida con calmodulina (26,27).
La regulación por proteínas-cinasa se realiza
mediante la fosforilación de la ATPasa, a través
de la unión de la subunidad catalítica de estas
proteinas-cinasa a la bomba. Esta fosforilación
incrementa tanto la afinidad de la bomba hacia el
ion como la velocidad máxima de reacción (24).
Se ha evaluado la interacción de los reguladores
de la ATPasa de calcio en microsomas de
membrana de eritrocito. Al adicionar proteínascinasa y calmodulina a los microsomas, se
observó que la calmodulina puede inhibir la
fosforilación de la enzima o no afectar el porcentaje
de actividad, al igual que sucede con los
fosfolipidos. En el caso de las proteínas-cinasa,
este fenómeno se presenta por la cercanía de sus
sitios de unión en la región C-terminal de la enzima,
demostrando que la calmodulina no posee un
efecto aditivo en sus mecanismos de acción con
estas proteínas y con los fosfolipidos. Queda por
aclarar, entonces, la relacióq de estos reguladores
in vivo de forma tejido-específica y según el tipo
de bomba (PMCA o SERCA) (7,24).
Funcionamiento y ciclo
El modo de funcionamiento de la ATPasa de calcio
aceptado hoy en día, se conoce como el modelo
de marioneta, puesto que al poseer la proteína
una zona bisagra, ésta puede presentar cambios
en su conformación que faciliten cumplir con su
función de transporte.
En primer lugar, la enzima deja expuestos los
sitios de unión al calcio y al ATP, desplazando
estos dominios citoplasmáticos por medio de su
región bisagra y permitiendo la unión del calcio,
así como una subsiguiente hidrólisis de ATP
CITOSOL
P,
H20
ESPACIO
EXTRACELULAR
Figura 2. Ciclo de la ATPasa de calcio. Se muestran los dos
estados energéticos dados por ia hidrólisis del ATP. E l , unión
del ion y del ATP; E2, liberación del calcio y del Pi. El ciclo es
reversible en presencia constante de calcio y ATP Tomado
de: McLennan, Toyofuku, Lytton (28).
(ADP+Pi), lafosforilación del residuo aspartil y el
inicio de un estado de alta energía y afinidad E l .
La enzima sufre una serie de cambios de
conformación posteriores, dando lugar a la
formación de un poro para la expulsión del ion. El
ion es liberado, el fósforo inorgánico se separa
por hidrólisis, entrando en el estado de baja
afinidad E2 y, finalmente, ocurre de nuevo el
desplazamiento de los dominios a su estado
original E2--->E1 (figura 2) (28-31).
Aspectos moleculares de la ATPasa de calcio
Como se dijo anteriormente, la ATPasa de calcio
encontrada en la membrana plasmática y la hallada
en la membrana de retículo sarcoendoplásmico,
se denominan PMCA y SERCA, respectivamente.
Ambos tipos de bombas cumplen la función de
regulación del ion en la célula y presentan
homologías en su sitio activo y de regulación, pero
difieren en sus aspectos moleculares.
Las bombas de membrana plasmática (PMCA)
(cuadro l ) , con un peso molecular entre 130 a
140 KD (7),toman el calcio del citoplasma y lo
liberan al espacio extracitoplasmático cuando la
concentración interna del ion es mayor que 0,l
pM (32). Fue descubierta en eritrocitos, en donde
parece ser el sistema de regulación de calcio más
importante (7). Las bombas de membrana
plasmática son codificadas por cuatro genes
diferentes en humano y en rata. De acuerdo con
la inclusión o deleción de pares de bases en sitios
específicos, como la región C terminal en la zona
de unión a la CaM, se generan varias isoformas,
PMCA1, PMCA2, PMCA3 Y PMCA4 (27).
VELANOIAM.. GARAVITO L.,CALDAS M.L., HURTADO H.
Cuadro 1. Propiedades de la bomba de calcio de membrana
plasmática (PMCA).
Distribución
Todas las células animales
Peso molecular
Aproximadamente 134.000 Do
Tipo
Clase P
lnhibidores
Vanadato. lantano
Mecanismo de acción
Formación de un intermedio
aspartil-fosfato
EstequiometríaCdATP
1 :1
Afinidad al calcio
10-20 KM en estado de baja
afinidad
0,5 KM o menos en estado de
alta afinidad
Reguladores
Calmodulina que induce a una
transición de alta afinidad
Tomado de: Carafoli, Staufer (26)
Entre las isoformas de PMCA, se presentan
altamente conservadas las secuencias de los
dominios esenciales de las unidades catalíticas
y de transporte de la enzima; sin embargo, se
presentan divergencias en las secuencias debido,
quizá, a la especialización de la enzima y su
adaptación de acuerdo con las necesidades
fisiológicas del tejido. Esto se observóen estudios
realizados por medio del análisis de Norfhern blot,
en los cuales se encontró que el mARN de la
isoforma PMCAl en rata, se expresa en mayor
cantidad en músculo esquelético, mientras el de
PMCA4 se encontró en mayor proporción en
eritrocito (7,26,33).
Es de resaltar, también, que dentro de cada
isoforma se generan otras variaciones que son
codificadas por los mismos genes durante la
transcripción en el proceso de splicing. Estas
isoformas contienen las regiones variables de
unión a fosfolípidos, calmodulina y proteínascinasa, lo que se ajustaría a las necesidades del
tejido (26).
En el caso de las bombas de retículo (SERCA),
con un peso mo!ecular entre 115 a 120 KD (27), el
ion libre en el citoplasma es captado y liberado
en el lumen del retículo para su almacenamiento;
posteriormente, el ion es liberado por la misma
enzima. Esta enzima fue descubierta en músculo
esquelético, donde la ATPasa de calcio cumple
un papel importante en la modulación del ion para
la contracción muscular (33).
De la ATPasa de retículo endoplásmico, SERCA,
se conocen tres genes que codifican tres
isoformas SERCAI, SERCA2, SERCA3. Con
estas isoformas sucede lo mismo que con las
bombas de membrana plasmática, siendo tejidodependientes y presentando variaciones por
splicing alternativo.
Por el mismo análisis (Norfhern blot), se detectó
que el mARN de SERCAI se encuentra en gran
cantidad en músculo esquelético rápido, el de
SERCA2 se presenta en gran cantidad en músculo
esquelético lento, cardiaco y liso, cerebro, mucosa
estomacal, hígado y riñón, entre otros. En el caso
de la isoforma SERCA3, se encuentra en gran
cantidad principalmente en intestino grueso y bazo,
en cantidades moderadas en cerebro, estómago,
útero y músculo esquelético, y en muy baja
cantidad en el resto de los tejidos.
SERCA también es regulada por fosfolípidos y
proteínas-cinasay se ha encontrado especificidad
por estos reguladores, por ejemplo SERCA 1 y 2
poseen sitios de unión a fosfolípidos mientras que
SERCA 3 presenta gran sensibilidad a la
fosforilaciónde las proteínas-cinasadependientes
de AMPc (27).
En tejido nervioso se ha descubierto que el retículo
endoplásmico también almacena calcio, captando
el ion del citoplasma e introduciéndolo al lumen
del retículo por la misma enzima (12). Aunque no
hay muchos estudios relacionados con SERCA
en tejido nervioso, se cree que la isoforma que se
expresa en mayor proporción es SERCA2
(24,26,32).
ATPasa de calcio en tejido nervioso
Por diferentes técnicas, se ha purificado la ATPasa
de calcio en tejido nervioso y en otros tejidos. En
cerebro de bovino, por ejemplo, se logró
secuenciar completamente el ADN que codifica
para la bomba de membrana olasmática v se
iograron diferenciar las isofo;mas PMCÁI y
PMCA2 (32,34).
Con la elaboración de vesículas o microsomas de
homogenizadosde diferentes tejidos y zonas del
cerebro (25,35) o mediante la inmunodetección
con anticuerpos dirigidos contra el dominio
citoplasmático de la ATPasa de calcio, ésta se
Biomédica 2001 :21:62-9
ha ubicado en el sistema nervioso central (SNC),
en la membrana plasmáticade tejido ependimario
y plexo coroideo (36,37), en corteza cerebral, en
cerebelo en las células de Purkinje (38,39) y en
nervio óptico.
Para corroborar la especificidad de las isoformas
y la presencia de la ATPasa de calcio en diferentes
zonas del cerebro de rata, se han utilizado
anticuerpos dirigidos contra las isoformas
(PMCA1, PMCA2, PMCA3) de la bomba de calcio
de membrana plasmática, demostrando que,
aunque las tres isoformas se encuentran y se
expresan en todo el tejido nervioso,hay variabilidad
en la marcación entre las diferentes zonas del
cerebro.
Para PMCAI , se presentó mayor marcación en
hipocampo, hipotálamo, bulboolfatorio y regiones
del cerebro medio. La marcación para PMCA2 fue
especifica en zonas de cerebelo, en soma y
dendritas de células de Purkinje. Con el anticuerpo
para PMCA3, la marcación fue intensa en zonas
como el cuarto ventriculo, cerebelo y plexo
coroideo (40).
En el sistema nervioso periférico (SNP), se ha
detectado la enzima en membrana plasmática de
terminaciones sinápticas en placas neuromotoras
y en axolema de fibras de nervio periférico
(11,17,41,42).
Por medio de la elaboración de microsomas de
nervios como el ciático o mesentérico y con la
utilización de técnicas bioquimicas como la
medición del fósforo inorgánico liberado por la
hidrólisis de ATP para determinar el porcentajede
actividad de la enzima (12), se determinó la
existencia de bombas que presentaban diferentes
afinidades al calcio de acuerdo con su
concentración en el medio de incubación (42-44).
Mediante estas condiciones se distinguen dos
tipos de bombas dependientes de la concentración
del ion dentro del citoplasma.
A las bombas que son activadas en presencia de
concentraciones de calcio, que oscilan entre
0 , l mM y 1 mM, se les denomina bombas de
alta afinidad y poseen caracteristicas como su
sensibilidad a la calmodulina y su insensibilidad
al vanadato (inhibidor específico para las bombas
de tipo P). Las otras bombas son activadas en
ATPASA DECALCIO EN ELSISTEMANERVIOSO
concentraciones de calcio entre 5 mM y 12 mM y
son insensibles a la calmodulina pero
dependientes del magnesio, inhibidas porvanadato
y denominadas de baja afinidad o Ecto-ATPasas
(25,43). Esto se ha comprobado también en
terminales sinápticas (41), hígado (42), papilas
gustativas (43), placas neuromotoras (44) y nervio
periférico (45).
Mediante citoquimica enzimática, se ha detectado
la actividad de algunas enzimas hidrolíticas en la
mayoría de los tejidos. Esta técnica se basa en
la captura del producto de la hidrólisis enzimática
con un metal pesado en condiciones óptimas de
temperatura y pH para la activación enzimática.
Esta técnica ha sido utilizada para algunas
enzimas, incluida la ATPasa de calcio, en la cual
se requiere tanto de un sustrato como de un
activador específico para la enzima. En el caso
de la bomba de calcio estos son el ATP y el calcio,
respectivamente; la unión de éstos a sus sitios
activos estimula la enzima paraque ésta hidrolice
el ATP en ADP y Pi, los cuales forman un complejo
denominado producto de reacción primario (PRP).
Además, se requiere de un agente de captura
como el plomo o el cerio, que reaccionan con el
fósforo inorgánico (Pi), formando el producto de
reacción final (PRF), y conforman un complejo
insoluble v electrodenso aue
. ~. e r m i t eser
visualizadopor microscopia electrónica. De esta
forma, se ha detectado la actividad enzimática de
la bomba de calcio en la membrana plasmática
de células de glía periférica (células de Schwann),
en el axolema, en los organelos y en los
microtúbulos de fibras mielínicas y amielínicas
de nervio periférico (45-49).
En sistema nervioso central, la actividad se ha
visualizado sobre la membrana externa de la
mielina compacta, el axolema, la membrana
plasmática de astrocitos y en células
ependimarios. En ganglio de raíz dorsal también
se ha detectado sobre la membrana de células
satélites y sobre la membrana de neuronas.
También se ha detectado la actividad de la enzima
en la membrana de células endoteliales de los
vasos sanguíneos presentes en el tejido nervioso
(11,42,48). En otros tejidos se ha encontrado sobre
la membrana de hepatocitos, eritrocitos y túbulos
VELANDIAM.. GARAVITO 2..CALDAS M.L.. HURTADO H.
proximales y distales del riñón (4930). Mediante
esta técnica, también se ha confirmado la
diferencia de afinidades de la enzima al calcio,
demostrando la existencia de bombas de alta y
baja afinidad (11,451).
Biornédica2001.21:62-9
transport of caicium. New York: Academic Press; 1982.
p.217-36.
9. Carafoli E. The transport of caicium across the inner
membrane of mitochondria. In: Carafoli E. editor. Membrane transport of calcium. New York: Academic Press;
1982. p.109-35.
Aunque hay avances en la literatura sobre la
función e importancia del calcio en la degeneración
de nervio periférico por lesiones como axotomia o
aplastamiento, no hay muchos estudios sobre la
regulación del ion por medio de la ATPasa de calcio
y su actividad tanto en nervio normal como
lesionado.
10. Carafoli E. Garcia-Martin E. Guerini D. The Dlasma
membran~pump:recent deviiopments and futUre perspectives. Experientia 1996;52:1091-100.
Como se ha visto, en la mayoría de las células, la
ATPasa de calcio es uno de los sistemas de
regulación del ion más importante. Sin embargo,
aún quedan por comprender muchos aspectos de
su fisiología y su papel en la regulación del calcio
y en los procesos de degeneracióny regeneración
de nervio periférico. Por esta razón, entre las
proyecciones de investigaciónpara la ATPasa de
calcio en nuestros laboratorios, está determinar
el comportamiento de la actividad de la enzima
por citoquímica enzimática en diferentes tiempos
de denervación y regeneración, en los muñones
proximales y distales de nervios transectados en
modelos animales.
12. Henkart M. Reese T. Brinley F. Efiorp nc,m :rct c.. .m
;ecirstfescar ..in nine i q . . i i l a t i ' i x : n S L ~ ' . L 197b
Referencias
1. Carafoli E. The Ca2*-ATPaseof the plasma membrane.
In: Cellular calcium. New York: Oxford University Press;
1991. p.299-312.
2.
Pietrobon D, Di Virgilio F, Pozzan T. Structural and
functional aspects of caicium horneostasis in eukaryotic
cells. Eur J Biochem 1990;193:599-622.
3. Vorherr T, James P, Krebs J, Enyedi A, McCormick
D, Penniston JT, ef al. interaction of calmodulin with
the calmodulin binding domain of the plasma membrane
Caz* .Durno.
. Biochemistrv 1990:29:355-65.
4.
Cheung W Y. Calmodulin and its activation by cadrnium
ion. Ann N Y Acad Sci 1988;522:74-87.
5.
Means A, Dedman J. Calmodulin, an intraceiiular calcium receptor. Nature 1980;265:73-7.
6. Llinás R. The intrinsic electrophysioiogicai properties of
mammalian neurons: insights into central nervous system function. Science 1988;268:1654-64.
7. Strehler E. Plasma rnembrane Ca2'pump and Na'/Ca2*
exchangers. Semin Cell Biol 1990;1:283-95.
8. Blaustein P. Sodium calcium exchanqe: its role in the
regulation of cell calcium. In: Carafoli ~ , é d i t o Membrane
r
11. Maxwell W L, Mccreath B J, Graham D. Cytochemical evidence for redistribution of membrane pump calcium-ATPase and ecto-ca-ATPase activity. and calcium
influx in myelinated nerves fibres of the optic neme after
stretch injury. J Neurocytol 1995:24:925-42.
13. Finkbeiner S. Gliai calcium. Glia 1993;9:83-104
14. Carafoli E. La señal del calcio. lnnovacion y Ciencia
1986;78:28-37.
15. Mata M, Staple J, Fink DJ. Uitrastructural distribution
of calcium within neurons: an oxaiate pyroantimonate
study. Histochemistry 1987;87:339-49.
16. Ochs S, Worth R, Chan S. Calcium requirement for
axoplasmic transport in mammalian nerve. Nature 1977;
270:748-50.
17. Ochs S, Brimijoin S. Axonal transport. In: Peripheral
Neurophathology. Third Edition. Philadelphia: W.B.
Saunders Co., 1993. p.335-9.
18. Augustine G, Charlton M, Smith S. Caicium action in
synaptic transminer release. Annu Rev Neurosci 1987;
10:633-93.
19. Parson JT, Churn SB, De Loreto RJ. ischemia-induced inhibition of calcium uptake into rat biain microsomes mediated by Mg2.,Ca2+ATPase, Neurochem
1997;68:1124-34.
20. Lopachin R Jr, Lopachine V, Saubermann A. Effects of axotomy
distribution and concentration of
elements in rat sciatic neme. J Neurachem 1990;54:32032.
21. Griffin J, Hoffrnan P. Degeneration and regeneration in
the peripheral nervous system, En: Dick P, editor, Periph.
eral neuropathv. Third edition. Philadelohia:W.B. Saunders
co.; 1993. p.%-361.
22. George E, Glass J, Griffin J. Axotomy-induced axonal
degeneration is mediated by caicium influx through ionspecific channels. J Neurosci 1995;15:66445-52.
23. Carafoli E. lntracellular caicium homeostasis. Annu Rev
Biochem 1987;56:395-433.
24. Wuytack F, Raeymaekers L. The Caz'-transport ATPasesfrom the plasma membrane. J Bioenerq Biomembr
1992:24:285-300.
ATPASADE CALCIO EN ELSISTEMA NERVIOSO
25. Kostka P, Barnett W, Kwan C. ldentification and
38. Hillman DE, Chen S, Bing R, Penniston Jt, Llinas R.
characterisation of high-aninity Ca"-ATPase associated
with axonal plasma membranes of dog mesenteric
nerves. Neurochem Res 1990;15:833-41.
Ultraestructuraliocalisationof the plasmalemmalcalcium
pump in cerebellar neurons. Neuroscience 1996;72:31524.
26. Carafoli E. Stauffer T. The plasma membrane calcium
39. Stuffer T. Guerini D, Celio M, Carafoli E.
uva ~ ~ n n a ~q..
o s al ,111 ( 11,
t c j.r ;ycr 1 r 1, :i. s~ilurn i ekpr-as oii
~ L O O IJKI
L.
~ L ' I ~ V I I / 3f1;1
.
Ni...!: n 0
.
lmmunolocalizationof the plasma membrane Caz*pump
isoforms in the rat brain. Brain Res 1997;748:21-9.
40. Mata M, Staple J, Fink D. Cytochemical localization of
27. Grover A, Khan l. Calcium pump isoforms: diversity.
selectivity and plasticity Cell Calcium 1992;13:9-17.
Caz+-ATPaseactivity in peripherai nerve. Brain Res 1988:
445:47-54.
28. Maclennan D.. Tovofuku
T.. Lvtonn
J. Structure-func.
.
41. Korie K, Frihofer D, Rahmann H. Cytochemical local-
29. Carafoli E. The Ca" pump of the plasma membrane. J
42. Lin S. The rat iiver plasma mernbrane high affinity (Ca".
tion reiationships in sarcoplasmic or endaplasmic reticulum type Caz* pumps. Ann N Y Acad Sci 1992;671:1-10.
Biol Chem 1992;267:2115-8.
30. Wang K, Villalobo A, Roufogalis B. The plasma membrane calcium Durnp: a muitirequlatedtransporter Trends
Cell Biol 1992;2:46152
31.Shull G, And Greeb J. Molecular cioning of two isoforms
af the plasma membrane Ca2*transporiingATPase from
rat brain: structurai and functional domaiis exhibit similarity to Na+/K+and other cation transpoti ATPases. J
Biol Chem 1988;263:8646-57.
32.West J. Bases fisiológicas de la práctica médica. 12
edición. Baitimore: William & Wilkins; 1991
ization of high affinity Ca2* ATPase activity in synaptic
terminals. J Histochem Cytochem 1990:38:895-900.
Mg2')- ATPase is nota calcium pump. J Bioi Chem 1985;
260:10976-80.
43. Barry M. Ecto-calcium-dependent ATPase activity of
mammalian taste bud cells. J HistochemCytochem 1992;
4 2 1 919-28.
44. Papas G, Kriho V. Fine structural locaiisation of Caz+
ATPasa activity at frog neuromuscular junction. J
Neurocytol 1988;17:41733.
45. Mizutani Y, ef a l Fine iocaiisation of low and high caicium dependent ATPase activities in the rat sciatic nerve.
s
Brain ~ i 1995:442:693
33.Verma A, F i l o t e o A, Stanford D, Wieben E,
46. Lewis RP. Metal precipitation methods for hidroiitic en-
Penniston J. Complete primary structure of a human
plasma membrane Ca" pump J Biol Chem 1988;263:
14152-9.
rymes. In: Staining methods for sections material: practical methods. En: Eiectron microsco~v.
. . Oxford: Norih
Holiand Publishing Company; 1977.
34. Gill D,Grollman E, Kohn L. Caicium transpori mecha-
47. Mata M, Fink DJ. Caz+ATPase in the central nervous
nisms in membrane vesicles from Guinea pig brain synaptosomes. J Biol Chem 1981;256:184-92.
system: an EM cytochemicalstudy. J Histochem Cytochem
1989;37:971-80.
35. Nagano M, F u j i o k a A , Mori S. Cytochemical
48. Ando T, Fujimoto K, Mayahara, et al. A new one-
demostration of Caz+-ATPasein the choroid plexus of
the third ventricle. Acta Histochem Cyiochem 1991;24:
7783.
step method for the histochemistry and cvtochemistrv
of c a 2 + - ~ ~ p aactivity.
se
Acta ~istochem~ ~ f o c h e198i;
m
14:705-26.
36. Borke J, Caride A, Yaksh T, Penniston J, Kumar R.
49. Caldas, ML, Wasserman M. Estandarización de un
Cerebrospinal fluid calcium homeostasis: evidence for
plasma membrane Caz+-pumpin mammalian choroid
plexus. Brain Res 1989;189:355-60.
método citoquímico con microscopía electrónica Dara
i c i c : i ~ LI ~ r i i tu enz niai -F. en r e . nc ronip alas
B nmeo r? 14s; 15 19--.>U3
37. De Talamoni N, Smith CA, Wasserman RH. Fullmer
CS.
-, Penniston JT. lmmunocvtochemical localization of
the plasma membrane caicium pump, calbindin-D28K and
parvalbumin in Purkinie ceilc of avian and mammalian
cerebeilum. Proc ~ a t l ~ c Scien
a d USA 1993;90:1194953.
~
50. Veiandia ML. Determinación ultraestructural de la
actividad de ia ATPasa de calcio en nervio ciático normal
y denervadocrónicamenteen un modelo de regeneración
mediante implante de células de Schwann autóloqas de
rata adulta (tesis). Bogotá, D.C.: Universidad ~istrital;
2000.
~
~~~~~